自転車用プラネタリギア機構
本発明は、自転車用プラネタリギア機構に係り、より詳しくは、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用プラネタリギア機構に係り、より詳しくは、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。
【背景技術】
【０００２】
リアハブに位置する内装ギア変速機を有する自転車が知られている。例えば、株式会社シマノは、シマノネクサス（登録商標）８速変速機を提供する。この変速機は、自転車のリアホイールハブに設けられる内装ギアプラネタリ変速機を備える。ドイツのローロフ社（Ｒｏｈｌｏｆｆ ＧｍｂＨ）は、自転車のリアホイールハブに用いる１４速プラネタリギア変速機を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この先行技術の変速機は、大きな重量と、自転車のリアホイールハブに位置するという共通の欠点を有する。
【０００４】
また従来技術の代表は、自転車のフレームに固定されるアクスルブラケットと、アクスルブラケットに軸方向に貫通して延びるスピンドルと、ペダリング力を加えてスピンドルを回転させるための左右クランクとを備える、自転車で使用するためのリアホイールハブ及びチェーンレスドライブトレインギアアセンブリを開示する、モータシャム（Ｍｏｈｔａｓｈａｍ）に付与された米国特許第６，４６８，１７８号明細書（２００２年）である。スピンドルに取り付けられたプライマリドライブギアは、クラッチアセンブリの選択的動作により決定される複数のギア比により、プラネタリギアケージハウジングと、複数のプラネタリギア及びサンギアの配置とを操作するキャリアギアを駆動するように係合する。プラネタリギアグループは、対応するサンギアリングとかみ合う可変サイズのプラネタリギアの一体的なセットをそれぞれが有する。対応するサンギアリングと爪ストップが選択的に係合し、これにより、選択されたギア比に応じてプラネタリギアグループのプラネタリギアの１つと、対応するサンギアとが係合するためにクラッチアセンブリの動作が機能する。自転車のリアホイールを回転させるために前方への時計回りにおいてハブボディと係合する、接続される環状ニードルベアリング及び環状ギアリングをプラネタリギアグループが駆動する。環状ギアの反対方向への回転、すなわち反時計回りでは、ハブボディに対してドライブトレインギアアセンブリが自由回転する。
【０００５】
要求されるものは、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。本発明はこの要求に合致する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の側面は、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。
【０００７】
本発明による他の側面は、以下の発明の詳細な説明及び付随する図面により指摘され、あるいはより明確にされる。
【０００８】
本発明は、入力メンバ（２２）と、第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）を有する第１キャリア（１００）であって、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）は前記第１キャリアに軸支され、前記第１キャリアは前記入力メンバに回転可能に固定され、前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）はサンギア（Ｓ１）を介して第１ブレーキ（Ｂｒａｋｅ １）と係合する第１キャリア（１００）と、第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）を有する第２キャリア（２００）であって、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）は前記第２キャリアに軸支され、前記第２キャリアは第２ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ２）と係合する第２キャリア（２００）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）とかみ合い係合する第１のリングギア（Ｒ１）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）とかみ合い係合する第２のリングギア（Ｒ２）と、第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）を有する第３キャリア（３００）であって、前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）は前記第３キャリアに軸支される第３キャリア（３００）と、前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）とかみ合い係合する第３リングギア（Ｒ３）であって、前記第３リングギアは前記第３キャリア（３００）に固定されるように接続される第３リングギア（Ｒ３）と、第３ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ３）と係合し、かつ前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）とかみ合い係合する第４リングギア（Ｒ４）と、前記第１キャリア（１００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第１ワンウェイクラッチ（ＣＬ１）と、前記第２キャリア（２００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第２ワンウェイクラッチ（ＣＬ２）と、前記第３キャリア（３００）と前記第４リングギア（Ｒ４）との間に係合する第３ワンウェイクラッチ（ＣＬ３）と、前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）とかみ合い係合する出力メンバ（４４）とを備えるプラネタリギア機構である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、本発明の好ましい実施形態を表し、この明細書と共に本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】本発明による変速機の断面概略図である。
【図２】ギア比の表である。
【図３】各ギアにおけるブレーキとクラッチ位置の表である。
【図４】自転車の部分側面図である。
【図４Ａ】ベルトの側面図である。
【図５】変速機の断面図である。
【図６】ブレーキの斜視図である。
【図７】図５の７−７線における断面図である。
【図８】図５の８−８線における断面図である。
【図９】図５の９−９線における断面図である。
【図１０】図５の１０−１０線における断面図である。
【図１１】図５の１１−１１線における断面図である。
【図１２】図５の１２−１２線における断面図である。
【図１３】図５の１３−１３線における断面図である。
【図１４】変速機の分解図である。
【図１５】図１４の詳細図である。
【図１６】図１４の詳細図である。
【図１７】図１４の詳細図である。
【図１８】図１４の詳細図である。
【図１９】図１４の詳細図である。
【図２０】図１４の詳細図である。
【図２１】シフトカムリング６００の端面図である。
【図２２】シフトカムリング６００の側面図である。
【図２３】シフトカムリング６００の端面図である。
【図２４】シフトカムリング６００の斜視図である。
【図２５】シフトカムリングの端面図である。
【図２６】シフトカムリングの側面図である。
【図２７】シフトカムリングの端面図である。
【図２８】シフトカムリングの斜視図である。
【図２９】シフトドッグの斜視図である。
【図３０】シフトドッグの平面図である。
【図３１】シフトドッグの側面図である。
【図３２】シフトドッグの斜視図である。
【図３３】シフトドッグの斜視図である。
【図３４】シフトドッグの斜視図である。
【図３５】シフトドッグの斜視図である。
【図３６】シフトドッグの斜視図である。
【図３７】図１８の詳細図である。
【図３８】図１９の詳細図である。
【図３９】図１９の詳細図である。
【図４０】図６の詳細図である。
【図４１】図６の詳細図である。
【図４２】図６の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明による変速機の断面概略図である。入力メンバは第１プラネタリ機構に接続され、前記第１プラネタリ機構は第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構の出力は前記第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の出力は前記第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させ、前記第３プラネタリ機構は出力メンバに接続されるプラネタリギア機構を本発明は主に備える。
【００１１】
提案される変速機は、好ましくは、自転車のボトムブラケットに設けられる、図４参照。クランクアーム（図４参照）は、入力メンバ２２の各端部に取り付けられる。キャリア１００は、メンバ２２に固定されるように接続され、これによりメンバ２２と共に回転する。キャリア１００は、キャリアピンすなわちシャフト１０１をさらに備える。
【００１２】
３つのプラネタリピニオンギア、すなわちＰ１、Ｐ２、Ｐ３がピン１０１に軸支される。各ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、ピン１０１に対して等速で一緒に回転する。ピニオンＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、３つの異なる直径を有し、これによりギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３を特徴付けるシングルギアコンポーネントを好ましくは備える。
【００１３】
リングギアメンバ４００は、第１リングギアＲ１及び第２リングギアＲ２を備える。Ｒ１は、ピニオンＰ１とかみ合い係合する。サンギアＳ１及びＳ２は、ピニオンギアＰ２及びＰ３と各々かみ合い係合する。サンギアＳ１及びＳ２は、ブレーキ１及びブレーキ４の反動歯車である。ブレーキ１及びブレーキ４は、自転車のフレームに接続される（図４参照）。ピニオンＰ１の回転速度は、ブレーキ１又はブレーキ４が係合又は開放されるか否かの関数である。
【００１４】
第２プラネタリ機構は、キャリアシャフト２０１に固定されるように接続される２つのピニオンギアＰ４及びＰ５を有し、これによりギアＰ４及びＰ５がシャフト２０１と共に回転する。リングギアＲ２は、ピニオンギアＰ４とかみ合い係合する。キャリアシャフト２０１は、キャリア２００に軸支される。キャリア２００は、反動部材であって、ブレーキ２と係合する。
【００１５】
第３リングギアＲ３は、キャリア３００である第３のプラネタリ機構の入力メンバに固定されるように取り付けられる。第３プラネタリ機構ピニオンギアＰ６は、第４リングギアＲ４とかみ合い係合する。リングギアＲ４は、ブレーキ３及びワンウェイクラッチＣＬ３と係合する。ワンウェイクラッチＣＬ３は、キャリア３００及びリングギアＲ３と係合する。ピニオンギアＰ６及びＰ７はキャリアピン３０１にそれぞれ軸支され、これにより一緒に回転する。ピニオンギアＰ６及びＰ７は、好ましくは、２つの異なる直径を有するシングルギアコンポーネントを備え、これによりギアＰ６及びＰ７を定義する。ピニオンギアＰ７は、出力サンギアＳ３とかみ合い係合する。出力サンギアＳ３は、出力スプロケット４４に固定されるように取り付けられる。
【００１６】
全てのプラネタリキャリア機構は、各出力メンバの増加速度の関数として数えられる。すなわち、開放された全てのワンウェイクラッチと一緒に各プラネタリ機構が動作するとき、第３プラネタリ機構はスプロケット４４の回転を生じさせ、次には第２プラネタリ機構の相対的な回転よりも早く回転し、次には第１プラネタリ機構の相対的な回転よりも早く回転する（図３のギア１２参照）。さらに、各プラネタリキャリア機構は他方と同軸であって、各プラネタリキャリア機構は直列に接続される。
【００１７】
各プラネタリ機構は、ワンウェイクラッチ、すなわちＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３をさらに備える。係合したとき、各ワンウェイクラッチは、１：１のギア比で各プラネタリキャリア機構をロックする。
【００１８】
低フリクションブッシング５０は、入力メンバ２２とサンギアＳ１との間に設けられる。低フリクションブッシング５１は、サンギアＳ１とサンギアＳ２との間に設けられる。低フリクションブッシング５２は、サンギアＳ３と入力メンバ２２との間に設けられる。
【００１９】
参照の容易のため、以降のアセンブリは第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、及び第３プラネタリ機構としても参照されうる。
第１プラネタリ機構：キャリア１００；ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３；シャフト１０１；ワンウェイクラッチＣＬ１；リングギアＲ１
第２プラネタリ機構：キャリア２００；ピニオンギアＰ４、Ｐ５；シャフト２０１；ワンウェイクラッチＣＬ２；リングギアＲ２；リングギアＲ３
第３プラネタリ機構：キャリア３００；ピニオンギアＰ６、Ｐ７；シャフト３０１；ワンウェイクラッチＣＬ３；リングギアＲ４
【００２０】
図２は、ギア比の表である。プラネタリ機構（キャリア）１００は、ギア比１、１．３３、及び１．７６を有する。プラネタリ機構２００は、ギア比１及び１．１５を有する。プラネタリ機構３００は、ギア比１及び２．３０を有する。組み合わされた全体のギア比は、列ｉに記される。
【００２１】
本発明による変速機は、平均約１５％である各ギア比の間における極めて線形な段差をもたらす。これは、乗り手がギアを介してシフトアップ及びダウンするときの各シフトに対して必要な力を予測可能にする。
【００２２】
本願発明による変速機は、入力メンバ２２の速度と比較して出力メンバフロントスプロケット４４の速度を増加させるため、フロントスプロケット４４及びリアホイール３４に取り付けられたリアスプロケット３６との間の比が適宜調節される。他方、例えばフロントスプロケット４４は３２の歯を有し、リアスプロケットは４２の歯を有する。フロントスプロケット及びリアスプロケットの歯数は、ユーザの要求により調節される。
【００２３】
図３は、各ギアにおけるブレーキとクラッチ位置の表である。例えば、第１ギア、すなわち最も遅いギアは、ギア比１：１で全てのプラネタリ機構１００、２００、３００を有し、全てのクラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３はロックされる。第１ギアにおいて、全てのブレーキ１、２、３、４は開放される。
【００２４】
本願発明による変速機は、従来技術による変速機よりも約２０％−３０％軽量である。本変速機による他の利点は、フロントスプロケットがより小さいため、自転車フレームにおけるより良いクリアランスにある。
【００２５】
以下は例示として提供され、各部材に対して用いられる設計パラメータを限定することを意図するものではない。直径はミリメートルである。
【表１】
【００２６】
図４は、自転車の部分側面図である。本願発明による変速機は、好ましくはボトムブラケット２０に取り付けられる。クランクアーム４１は、入力メンバ２２に接続される。乗り手の足はペダル４２に係合する。フレキシブルドライブメンバ５０は、スプロケット４４とリアスプロケット３６との間に係合する。リアスプロケット３６はホイール３４に接続される。乗り手（非図示）はシート２４に座る。ホイール３４、クランクアーム４１、ボトムブラケット２０、シート２４は、従来公知の自転車フレーム３０に接続される。フレキシブルドライブメンバ５０は、ベルト又はチェーンである。
【００２７】
図４Ａは、ベルトの側面図である。ベルト５０はボディ９８を備える。歯９９は、ベルトボディ９８から延びる。歯９９は、ベルトの幅方向、かつ長手方向すなわち無端方向に延びる。ベルトの形式は、自動車分野において公知である歯付き、コグド、シンクロナスベルトとしても参照されうる。
【００２８】
図５は、変速機の断面図である。プラネタリキャリア機構１００、２００、３００は、ボトムブラケットすなわち変速機ハウジング２０の内部に直列で接続されて示される。キャリア１００は、入力メンバ２２に固定されるように接続される。キャリア２００は、ベアリング１００２、１００３上で、メンバ２２に対して回転可能である。キャリア３００は、ベアリング１００３、１００４、１００５上で、メンバ２２に対して回転可能である。メンバ２２は、ベアリング１００１上でボトムブラケット２２の内部で回転する。メンバ２２は、変速機の重量を減少するために中空であっても良い。
【００２９】
図６は、ブレーキの斜視図である。図は、サンギアＳ１及びＳ２を示す。ブレーキ１はサンギアＳ１と係合する。ブレーキ４はサンギアＳ２と係合する。プラネタリ変速機をシフトするためのブレーキ機構は、組み合わされたプラネタリセットが一度に２つのギアセットと係合できず、それ故にロックされることを保証する。提案される機構は、組み合わされたプラネタリギアセットのサンギアの付近に位置するが、複数のリングギアと共に、組み合わされたプラネタリギアセットのブレーキング又はシフティングに容易に適用される。
【００３０】
他方のレバーがそのサンギアと係合することを一方が物理的に妨害又は禁止する一方で、他方が個別のサンギアと係合するような方法で構成される２つのレバー（７０１、７０２）（８０１、８０２）をこの機構は備える。一方のサンギアがブレーキにより停止されるとき、停止されたサンギアに対して他のサンギアが強制的に回転される。二以上のサンギアと組み合わされたセットの場合、各サンギアは、他方とは異なる速度で回転する。しかしながら、各ブレーキが各サンギアに同時に作用する場合、変速機はロックし、回転しない。各レバーは、サンギアの停止領域と係合することにより、それらの各サンギアの回転を制限、あるいは停止させるように、レバーは、段差の面と係合し、一方向に対するサンギアの回転を制限する。機構は、要求される構成に応じて、径方向外側又は径方向内側からサンギアと係合する。
【００３１】
シフトレバーは、側面６０１Ｂと係合するローラ６０１により動かされる。側面が変わると、レバーはブレーキとして係合、あるいは開放するために移動し、各サンギアの自由移動を可能にする。
【００３２】
ブレーキ１及びブレーキ４は、シフトメンバ７０１及び８０１をそれぞれ備える。シフトカム６００はシフトローラ６０１と係合する。各シフトローラ６０１は、対応するパッド、すなわちメンバ６０２と係合する。
【００３３】
各シフトメンバ７０１及び８０１は、エンドキャップ２０５に軸支される。各シフトメンバ７０１、８０１の各端部７０２、８０２は、サンギア歯２１０、２１１と各々係合する。
【００３４】
動作時において、各シフトローラ６０１を径方向外側に動かすことを可能にするためシフトカム６００は回転し、これにより各適合パッド６０２を開放する。各適合パッド６０２の開放は、スプリング７００１による付勢に起因して各シフトメンバ７０１、８０１を旋回可能にし、これにより、シフトメンバ７０１、８０１をサンギア歯２１０、２１１と各々係合させる。各サンギア歯と各シフトメンバ７０１、８０１との係合は、時計回りＣＷに対する各サンギアの回転を止める。
【００３５】
シフトメンバ７０１、８０１と歯２１０、２１１との係合が引き起こす反力は、各シフトメンバ７０１、８０１を介してエンドキャップ２０５に、そしてこれにより自転車フレームに伝達される。
【００３６】
ブレーキ２及びブレーキ３は、種類において、そしてブレーキ１及びブレーキ４に対する動作において同一である。
【００３７】
図７は、図５における７−７線による断面図である。ピニオンギアＰ７は、サンギアＳ３とかみ合い係合する。ブレーキ３シフトメンバ６０１は、歯２１３と係合する。歯２１３は、リングギアＲ４の外周に設けられる。本実施形態では、ピニオンギアＰ６、Ｐ７の３つのセットがある。
【００３８】
図８は、図５の８−８線における断面図である。ピニオンギアＰ６は、ピン３０１に軸支される。
【００３９】
図９は、図５の９−９線における断面図である。ピニオンギアＰ５は、ピン２０１に軸支される。ピニオンギアＰ５は、リングギアＲ３とかみ合い係合する。ブレーキ２は、歯２１２と係合するシフトメンバ９０１を備える。歯２１２は、キャリア２００の外周面に設けられる。本実施形態では、ピニオンギアＰ４、Ｐ５の３つのセットがある。
【００４０】
図１０は、図５における１０−１０線による断面図である。ピニオンギアＰ４は、リングギアＲ２とかみ合い係合する。
【００４１】
図１１は、図５の１１−１１線における断面図である。ピニオンギアＰ１、Ｐ２は、ピン１０１に軸支される。ピニオンギアＰ１は、リングギアＲ１とかみ合い係合する。本実施形態では、ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３の４つのセットがあり、それぞれピン１０１に軸支される。
【００４２】
図１２は、図５における１２−１２線による断面図である。サンギアＳ１は、ピニオンギアＰ２とかみ合い係合する。サンギアＳ２は、ピニオンギアＰ３とかみ合い係合する。
【００４３】
図１３は、図５における１３−１３線による断面図である。ピニオンギアＰ３は、サンギアＳ２とかみ合い係合する。
【００４４】
図１４は、変速機の分解図である。軸Ａ−Ａは、回転軸である。ベルトは、スプロケット４４及びリアハブと係合する、図４参照。
【００４５】
変速機ケース２０は、カートリッジ式で、ボトムブラケットに挿入されうる。すなわち、ケース２０は、円筒形レシーバに挿入され、円筒形レシーバはボトムブラケットである。他の実施形態では、シートステイ、シートチューブ、及びチェーンステイが溶接によりケース２０に直接取り付けられ、変速機ケース２０をボトムブラケットにする。変速機のための内部は、各実施形態において変更されても良い。
【００４６】
図１５は、図１４の詳細図である。シフトケーブル１、２（従来公知）は、アジャスティンググロメット８１及び８２を各々介して変速機に接続される。例えば、シフトケーブル１、２は、一般的には、自転車ハンドルバーのシフト機構に接続される（非図示）。グロメット８１、８２は、これにより穴２１、２２でケース２０と各々係合する。ベアリング１００６は、サンギアＳ３及びケース２０との間に設けられる。
【００４７】
スプロケット４４は、ベルト歯（非図示）を受容する穴４４０を備える。さらに、穴４４０は、スプロケットを介して落とすため土やゴミがホイールによって放り投げられることを可能にし、これによりスプロケットがセルフクリーニング可能となる。これにより、ベルトとスプロケットとの間にゴミが蓄積して性能を低下させることを防ぐ。
【００４８】
ブッシング１００７及び１００８は、ベアリング１００５及び１００６と各々係合する。
【００４９】
スペーサ８００は、ベアリング１００４とベアリング１００３との間に設けられる。スペーサ８０１は、ベアリング１００３とベアリング１００２との間に設けられる。
【００５０】
ナット４２は、サンギアＳ３のスパイダー５１にスプロケット４１を取り付ける。
【００５１】
図１６は、図１４の詳細図である。各ケーブル１、２は、レシーバ２０６に固定される。レシーバ２０６は、シフトカムリング６００の端部に固定される。各ケーブル１、２を引っ張ったり引き込めたりすることにより、シフトカムリングは変速機ケース２０の内部で回転する。シフトカムリング６００の回転動作の範囲は、約１３０°である。
【００５２】
面６０１Ａは、シフトドッグ７０２Ａ及び８０２Ａと係合するローラ６０３と係合する。面６０２Ａは、対応するローラ６０１と係合するローラ６０３と係合し、これによりシフトドッグ７２０、７２１と係合する。面６０３Ａは、シフトドッグ７０２Ｂ及び８０２Ｂと係合するローラ６０３と係合する。面６０１Ｂは、シフトドッグ８２０、８２１と係合するローラ６０３と係合する。
【００５３】
シフトドッグ７２０及び７２１は歯２１２と係合する。シフトドッグ８２０及び８２１は歯２１３と係合する。
【００５４】
スプリング８００１Ａ、８００１Ｂ、８００１Ｃ、８００１Ｄは、歯２１２、２１３と各々係合する各シフトドッグ７２０、７２１、８２０、８２１を付勢する。シフトドッグを付勢すると、ローラ６０３がカム面６０１Ａ、６０２Ａ、６０３Ａ、及び６０１Ｂとの接触を維持する。
【００５５】
図１７は、図１４の詳細図である。ブッシング１０１０はベアリング１００２と係合する。シフトドッグ７０１Ａ、８０１Ａは歯２１１と係合する。シフトドッグ７０１Ｂ、８０１Ｂは歯２１０と係合する。
【００５６】
図１８は、図１４の詳細図である。図１９は、図１４の詳細図である。図２０は、図１４の詳細図である。ねじ付きリング２３は、端部２０５をケース２０に取り付ける。ブッシング１００９はベアリング１００１と係合する。キャップ４３は、クランクアーム（非図示）をアクスルシャフト２２に対して保持する。
【００５７】
スプリング７００１Ａ、７００１Ｂ、７００１Ｃ、７００１Ｄは、歯２１１、２１０と各々係合する各シフトドッグ７０１Ａ、８０１Ａ、７０１Ｂ、８０１Ｂを付勢する。
【００５８】
図２１は、シフトカムリング６００の端面図である。シフトカムリング６００は、加工及び組み立ての容易のため、メンバ６００Ａ及び６００Ｂを備える。メンバ６００Ａは、円筒形である。シフトカムリング６００は、プラネタリギアセット１００、２００、３００から径方向外側かつ変速機ケース２０内で変速機に設けられる、図５参照。
【００５９】
図２２は、シフトカムリング６００の側面図である。メンバ６００Ａは、強度を維持する一方で、重量を削減するためにラティス構造を有する。シフトカムリング６００は、変速機ケース２０内で回転可能である。
【００６０】
図２３は、シフトカムリング６００の端面図である。
【００６１】
図２４は、シフトカムリング６００の斜視図である。各シフト円周面６０１Ａ及び６０２Ａは、メンバ６００Ａの反対側端部に設けられる。各面６０１Ａ及び６０２Ａは、シフトカムリング６００の径方向内側面を有する。
【００６２】
円周面６０１Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。対応するメンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７０２Ａ及び８０２Ａと係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０１Ａの面に応じて各々決定される。
【００６３】
円周面６０２Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７２０及び７２１と係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０１Ａの面に応じて各々決定される。
【００６４】
円周面６０３Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７０２Ｂ及び８０２Ｂと係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０３Ａの面に応じて各々決定される。
【００６５】
円周面６０１Ｂは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ８２０及び８２１と係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３、６０２と係合する６０１Ｂの面に応じて各々決定される。各面６０３Ａ及び６０１Ｂは、シフトカムリング６００の径方向内側面を有する。
【００６６】
図２５は、シフトカムリング６００の端面図である。シフトカムリング６００は、加工及び組み立ての容易のため、メンバ６００Ａ及び６００Ｂを備える。メンバ６００Ｂは円筒形である。シフトカムリング６００は、プラネタリギアセットから径方向外側かつ変速機ケース２０内で変速機に設けられる、図５参照。シフトケーブル１、２の伸縮によるシフトカムリング６００の回転により変速機がシフトされる。図１４参照。
【００６７】
図２６は、シフトカムリングの側面図である。
【００６８】
図２７は、シフトカムリングの端面図である。
【００６９】
図２８は、シフトカムリング６００の斜視図である。メンバ６００Ｂは、エクステンデッドメンバ６０１Ｂ及び６０２Ｂを備える。各メンバ６０１Ｂ及び６０２Ｂは、協同部６００Ａ、すなわちスロット６０３Ａ及び６０４Ａと係合する。
【００７０】
図２９は、シフトドッグの斜視図である。部位７００２はメンバ６０１を受容する。メンバ６０１は、被圧縮可能であり、かつ圧縮が開放されたときに反発する弾性材料から成る。
【００７１】
各シフトドッグ７０１、８０１及び７０２、８０２は、他方に対して同一である。各シフトドッグ７０２、８０２毎に、メンバ６０２が部位７００２に固定される。
【００７２】
図３０は、シフトドッグの平面図である。受容部７６０はメンバ６０１を受容する。各シフトドッグ７２０、８２０、７２１、８２１は、他方に対して同一である。各シフトドッグ７２０、８２０、７２１、及び８２１毎に、メンバ６０２が部位７６０に固定される。
【００７３】
図３１は、シフトドッグの側面図である。受容部７６０はメンバ６０１を受容する。
【００７４】
図３２は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ８２０は、ドッグマウント８４０に軸支される。ドッグマウント８４０は、ケース２０（非図示）に対して取り付けられる。ローラ６０３は、面６０１Ｂ及びメンバ６０１との間に設けられる。
【００７５】
図３３は、シフトドッグの斜視図である。スプリング８００１Ａは、歯２１３に向けてシフトドッグ８２０を付勢する。
【００７６】
図３４は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ８４０は、ケース２０に取り付けられる。
【００７７】
図３５は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ７２０は、ドッグマウント７４０に軸支される。スプリング８００１Ａは、歯２１２に向けてシフトドッグ７２０を付勢する。ローラ６０３は、面６０２及びメンバ６０１との間に設けられる。
【００７８】
図３６は、シフトドッグの斜視図である。ドッグマウント７４０は、ケース２０（非図示）に対して取り付けられる。
【００７９】
図３７は、図１８の詳細図である。ワンウェイクラッチ９２０はキャリア３００に軸支される。スプリング９２１は、リングギアＲ４の歯２１３に対してワンウェイクラッチドッグ９２０を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９２０は、歯２１３の開放により、リングギアＲ４の反対方向回転を許容する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３７に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８０】
図３８は、図１９の詳細図である。ワンウェイクラッチ９３０はキャリア２００に軸支される。スプリング９３１は、リングギアＲ１の歯４０１に対してワンウェイクラッチドッグ９３０を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９３０は、歯４０１の係合により、リングギアＲ１の反対方向回転を阻止する。ワンウェイクラッチドッグ９３０は、歯４０１の開放により、キャリア２００に対するリングギアＲ１の正方向回転を許容する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３８に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８１】
図３９は、図１９の詳細図である。ワンウェイクラッチ９０１はキャリア１００に軸支される。スプリング９０２は、リングギアＲ１の歯４０１に対してワンウェイクラッチドッグ９０１を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９０１は、歯４０１の開放により、キャリア１００に対するリングギアＲ１の正方向回転を許容する。ワンウェイクラッチドッグ９０１は、歯４０１の係合により、リングギアＲ１の反対方向回転を阻止する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３９に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８２】
図４０は図６の詳細図である。ローラ６０３は面６０１Ａと係合し、これによりメンバ６０２を押圧して次にシフトドッグ７０１を押圧し、これにより歯２１０からシフトドッグ７０２を開放する。
【００８３】
弾性部材６０２の使用は、シフトドッグが歯と未だ係合している間に、シフトカムが回転することを可能にする。ドッグが歯と係合し、そして圧力を掛けながら荷重される間に、カムは回転して弾性部材を圧縮する。自転車の乗り手が自転車を漕ぐとき、変速機に入力されたトルクは、１つのペダルから他方へ入力されるように、周期的である。最善のサイクリストにとってでさえも、一方のペダルから他方への入力移動の間、入力トルクはゼロ、又はニアゼロまで落ちる。自転車の乗り手のペダリングによる周期的入力荷重により、トルクが瞬間的にゼロに近づき、あるいはゼロになるとき、シフトドッグ／歯の接触部分における力もまたゼロ又はニアゼロに落ち、この瞬間、リラックス状態に戻りたいという弾性部材の願望により、係合から外れてシフトドッグが回転する。これにより乗り手は、負荷の下でシフトが可能である一方、負荷がないに近い状況の下でシフトが現実に生じるという印象を持つ。
【００８４】
図３８に記載されるシフトドッグの二重のセットは、エリアＡに同様に取り付けられる。全てのシフトドッグ７０１、７０２、８０１、８０２は、マウント部２０５１、２０５２、２０５３、２０５４でメンバ２０５に軸支される。
【００８５】
図４１は、図６の詳細図である。シフトドッグ７０１は、ローラ６０１の動きにより径方向外側に移動可能であって、ローラは、乗り手によりシフトされる間に面６０１Ａが回転されるにつれて、面６０１を追随する。シフトドッグ７０２は、歯２１０と完全に係合して示される。シフトドッグ７０１は、突起８０３と協同的に係合し、次にシフトドッグ７０２を旋回させ、そしてこれにより歯２１０と係合する。スプリング７００１Ａは、シフトドッグ８０１がローラ６０１と係合するように促し、そしてこれにより前記ローラ６０１が面６０１Ａと係合する。シフトドッグ８０２及び７０２は、互いに独立に旋回可能であるが、突起８０３及びシフトドッグ７０１との協同的な配置により、これらは同時にそれら個々のサンギアの歯と共に係合することができない。シフトドッグ７０２が歯２１０と係合される場合、突起８０３とシフトドッグ７０１との関係がシフトドッグ８０２と歯２１１との係合を妨げる。反対に、シフトドッグ８０２が歯２１０と係合される場合、シフトドッグ７０２は歯２１０と係合するために旋回できない。
【００８６】
図４２は図６の詳細図である。シフトドッグ７０１は、ローラ６０３により完全に押圧されるため、シフトドッグ７０２は、歯２１０から完全に開放される。シフトドッグ７０１は、突起８０３と協同的に係合し、次に歯２１０と係合するためにシフトドッグ７０２が旋回することを防止する。突起８０３は、シフトドッグ７０１の径方向上側に位置される。シフトドッグ７０１が歯２１０と係合するために回転する場合、図３９に示されるように、シフトドッグ８０２は歯２１１との係合を解かれて保持される。シフトドッグ８０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との協同的配置により、歯２１１との係合を阻止される。
【００８７】
図４０に示されるように、シフトドッグ８０２が歯２１１と係合するとき、シフトドッグ７０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との配置により、歯２１０との係合を阻止される。シフトドッグ７０２及び８０２の双方共に、歯２１０及び２１１から同時に開放されうる。シフトドッグ７０２、８０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との協同的配置により、歯との係合を同時に阻止される。各突起７０３、８０３は、他方に対し同一である。突起７０３は、シフトドッグ７０１の端部から延びる。突起８０３は、シフトドッグ８０１の端部から延びる。
【００８８】
ここに本発明の複数の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の関係と構造と方法に施されることは、当業者にとって自明である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用プラネタリギア機構に係り、より詳しくは、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。
【背景技術】
【０００２】
リアハブに位置する内装ギア変速機を有する自転車が知られている。例えば、株式会社シマノは、シマノネクサス（登録商標）８速変速機を提供する。この変速機は、自転車のリアホイールハブに設けられる内装ギアプラネタリ変速機を備える。ドイツのローロフ社（Ｒｏｈｌｏｆｆ ＧｍｂＨ）は、自転車のリアホイールハブに用いる１４速プラネタリギア変速機を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この先行技術の変速機は、大きな重量と、自転車のリアホイールハブに位置するという共通の欠点を有する。
【０００４】
また従来技術の代表は、自転車のフレームに固定されるアクスルブラケットと、アクスルブラケットに軸方向に貫通して延びるスピンドルと、ペダリング力を加えてスピンドルを回転させるための左右クランクとを備える、自転車で使用するためのリアホイールハブ及びチェーンレスドライブトレインギアアセンブリを開示する、モータシャム（Ｍｏｈｔａｓｈａｍ）に付与された米国特許第６，４６８，１７８号明細書（２００２年）である。スピンドルに取り付けられたプライマリドライブギアは、クラッチアセンブリの選択的動作により決定される複数のギア比により、プラネタリギアケージハウジングと、複数のプラネタリギア及びサンギアの配置とを操作するキャリアギアを駆動するように係合する。プラネタリギアグループは、対応するサンギアリングとかみ合う可変サイズのプラネタリギアの一体的なセットをそれぞれが有する。対応するサンギアリングと爪ストップが選択的に係合し、これにより、選択されたギア比に応じてプラネタリギアグループのプラネタリギアの１つと、対応するサンギアとが係合するためにクラッチアセンブリの動作が機能する。自転車のリアホイールを回転させるために前方への時計回りにおいてハブボディと係合する、接続される環状ニードルベアリング及び環状ギアリングをプラネタリギアグループが駆動する。環状ギアの反対方向への回転、すなわち反時計回りでは、ハブボディに対してドライブトレインギアアセンブリが自由回転する。
【０００５】
要求されるものは、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。本発明はこの要求に合致する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の側面は、第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続される第１プラネタリ機構を備えたプラネタリギア機構であって、第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、第２プラネタリ機構の出力は第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、第３プラネタリ機構の出力は第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させる。
【０００７】
本発明による他の側面は、以下の発明の詳細な説明及び付随する図面により指摘され、あるいはより明確にされる。
【０００８】
本発明は、入力メンバ（２２）と、第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）を有する第１キャリア（１００）であって、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）は前記第１キャリアに軸支され、前記第１キャリアは前記入力メンバに回転可能に固定され、前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）はサンギア（Ｓ１）を介して第１ブレーキ（Ｂｒａｋｅ １）と係合する第１キャリア（１００）と、第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）を有する第２キャリア（２００）であって、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）は前記第２キャリアに軸支され、前記第２キャリアは第２ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ２）と係合する第２キャリア（２００）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）とかみ合い係合する第１のリングギア（Ｒ１）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）とかみ合い係合する第２のリングギア（Ｒ２）と、第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）を有する第３キャリア（３００）であって、前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）は前記第３キャリアに軸支される第３キャリア（３００）と、前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）とかみ合い係合する第３リングギア（Ｒ３）であって、前記第３リングギアは前記第３キャリア（３００）に固定されるように接続される第３リングギア（Ｒ３）と、第３ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ３）と係合し、かつ前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）とかみ合い係合する第４リングギア（Ｒ４）と、前記第１キャリア（１００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第１ワンウェイクラッチ（ＣＬ１）と、前記第２キャリア（２００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第２ワンウェイクラッチ（ＣＬ２）と、前記第３キャリア（３００）と前記第４リングギア（Ｒ４）との間に係合する第３ワンウェイクラッチ（ＣＬ３）と、前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）とかみ合い係合する出力メンバ（４４）とを備えるプラネタリギア機構である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、本発明の好ましい実施形態を表し、この明細書と共に本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】本発明による変速機の断面概略図である。
【図２】ギア比の表である。
【図３】各ギアにおけるブレーキとクラッチ位置の表である。
【図４】自転車の部分側面図である。
【図４Ａ】ベルトの側面図である。
【図５】変速機の断面図である。
【図６】ブレーキの斜視図である。
【図７】図５の７−７線における断面図である。
【図８】図５の８−８線における断面図である。
【図９】図５の９−９線における断面図である。
【図１０】図５の１０−１０線における断面図である。
【図１１】図５の１１−１１線における断面図である。
【図１２】図５の１２−１２線における断面図である。
【図１３】図５の１３−１３線における断面図である。
【図１４】変速機の分解図である。
【図１５】図１４の詳細図である。
【図１６】図１４の詳細図である。
【図１７】図１４の詳細図である。
【図１８】図１４の詳細図である。
【図１９】図１４の詳細図である。
【図２０】図１４の詳細図である。
【図２１】シフトカムリング６００の端面図である。
【図２２】シフトカムリング６００の側面図である。
【図２３】シフトカムリング６００の端面図である。
【図２４】シフトカムリング６００の斜視図である。
【図２５】シフトカムリングの端面図である。
【図２６】シフトカムリングの側面図である。
【図２７】シフトカムリングの端面図である。
【図２８】シフトカムリングの斜視図である。
【図２９】シフトドッグの斜視図である。
【図３０】シフトドッグの平面図である。
【図３１】シフトドッグの側面図である。
【図３２】シフトドッグの斜視図である。
【図３３】シフトドッグの斜視図である。
【図３４】シフトドッグの斜視図である。
【図３５】シフトドッグの斜視図である。
【図３６】シフトドッグの斜視図である。
【図３７】図１８の詳細図である。
【図３８】図１９の詳細図である。
【図３９】図１９の詳細図である。
【図４０】図６の詳細図である。
【図４１】図６の詳細図である。
【図４２】図６の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明による変速機の断面概略図である。入力メンバは第１プラネタリ機構に接続され、前記第１プラネタリ機構は第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構の出力は前記第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の出力は前記第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させ、前記第３プラネタリ機構は出力メンバに接続されるプラネタリギア機構を本発明は主に備える。
【００１１】
提案される変速機は、好ましくは、自転車のボトムブラケットに設けられる、図４参照。クランクアーム（図４参照）は、入力メンバ２２の各端部に取り付けられる。キャリア１００は、メンバ２２に固定されるように接続され、これによりメンバ２２と共に回転する。キャリア１００は、キャリアピンすなわちシャフト１０１をさらに備える。
【００１２】
３つのプラネタリピニオンギア、すなわちＰ１、Ｐ２、Ｐ３がピン１０１に軸支される。各ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、ピン１０１に対して等速で一緒に回転する。ピニオンＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、３つの異なる直径を有し、これによりギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３を特徴付けるシングルギアコンポーネントを好ましくは備える。
【００１３】
リングギアメンバ４００は、第１リングギアＲ１及び第２リングギアＲ２を備える。Ｒ１は、ピニオンＰ１とかみ合い係合する。サンギアＳ１及びＳ２は、ピニオンギアＰ２及びＰ３と各々かみ合い係合する。サンギアＳ１及びＳ２は、ブレーキ１及びブレーキ４の反動歯車である。ブレーキ１及びブレーキ４は、自転車のフレームに接続される（図４参照）。ピニオンＰ１の回転速度は、ブレーキ１又はブレーキ４が係合又は開放されるか否かの関数である。
【００１４】
第２プラネタリ機構は、キャリアシャフト２０１に固定されるように接続される２つのピニオンギアＰ４及びＰ５を有し、これによりギアＰ４及びＰ５がシャフト２０１と共に回転する。リングギアＲ２は、ピニオンギアＰ４とかみ合い係合する。キャリアシャフト２０１は、キャリア２００に軸支される。キャリア２００は、反動部材であって、ブレーキ２と係合する。
【００１５】
第３リングギアＲ３は、キャリア３００である第３のプラネタリ機構の入力メンバに固定されるように取り付けられる。第３プラネタリ機構ピニオンギアＰ６は、第４リングギアＲ４とかみ合い係合する。リングギアＲ４は、ブレーキ３及びワンウェイクラッチＣＬ３と係合する。ワンウェイクラッチＣＬ３は、キャリア３００及びリングギアＲ３と係合する。ピニオンギアＰ６及びＰ７はキャリアピン３０１にそれぞれ軸支され、これにより一緒に回転する。ピニオンギアＰ６及びＰ７は、好ましくは、２つの異なる直径を有するシングルギアコンポーネントを備え、これによりギアＰ６及びＰ７を定義する。ピニオンギアＰ７は、出力サンギアＳ３とかみ合い係合する。出力サンギアＳ３は、出力スプロケット４４に固定されるように取り付けられる。
【００１６】
全てのプラネタリキャリア機構は、各出力メンバの増加速度の関数として数えられる。すなわち、開放された全てのワンウェイクラッチと一緒に各プラネタリ機構が動作するとき、第３プラネタリ機構はスプロケット４４の回転を生じさせ、次には第２プラネタリ機構の相対的な回転よりも早く回転し、次には第１プラネタリ機構の相対的な回転よりも早く回転する（図３のギア１２参照）。さらに、各プラネタリキャリア機構は他方と同軸であって、各プラネタリキャリア機構は直列に接続される。
【００１７】
各プラネタリ機構は、ワンウェイクラッチ、すなわちＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３をさらに備える。係合したとき、各ワンウェイクラッチは、１：１のギア比で各プラネタリキャリア機構をロックする。
【００１８】
低フリクションブッシング５０は、入力メンバ２２とサンギアＳ１との間に設けられる。低フリクションブッシング５１は、サンギアＳ１とサンギアＳ２との間に設けられる。低フリクションブッシング５２は、サンギアＳ３と入力メンバ２２との間に設けられる。
【００１９】
参照の容易のため、以降のアセンブリは第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、及び第３プラネタリ機構としても参照されうる。
第１プラネタリ機構：キャリア１００；ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３；シャフト１０１；ワンウェイクラッチＣＬ１；リングギアＲ１
第２プラネタリ機構：キャリア２００；ピニオンギアＰ４、Ｐ５；シャフト２０１；ワンウェイクラッチＣＬ２；リングギアＲ２；リングギアＲ３
第３プラネタリ機構：キャリア３００；ピニオンギアＰ６、Ｐ７；シャフト３０１；ワンウェイクラッチＣＬ３；リングギアＲ４
【００２０】
図２は、ギア比の表である。プラネタリ機構（キャリア）１００は、ギア比１、１．３３、及び１．７６を有する。プラネタリ機構２００は、ギア比１及び１．１５を有する。プラネタリ機構３００は、ギア比１及び２．３０を有する。組み合わされた全体のギア比は、列ｉに記される。
【００２１】
本発明による変速機は、平均約１５％である各ギア比の間における極めて線形な段差をもたらす。これは、乗り手がギアを介してシフトアップ及びダウンするときの各シフトに対して必要な力を予測可能にする。
【００２２】
本願発明による変速機は、入力メンバ２２の速度と比較して出力メンバフロントスプロケット４４の速度を増加させるため、フロントスプロケット４４及びリアホイール３４に取り付けられたリアスプロケット３６との間の比が適宜調節される。他方、例えばフロントスプロケット４４は３２の歯を有し、リアスプロケットは４２の歯を有する。フロントスプロケット及びリアスプロケットの歯数は、ユーザの要求により調節される。
【００２３】
図３は、各ギアにおけるブレーキとクラッチ位置の表である。例えば、第１ギア、すなわち最も遅いギアは、ギア比１：１で全てのプラネタリ機構１００、２００、３００を有し、全てのクラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３はロックされる。第１ギアにおいて、全てのブレーキ１、２、３、４は開放される。
【００２４】
本願発明による変速機は、従来技術による変速機よりも約２０％−３０％軽量である。本変速機による他の利点は、フロントスプロケットがより小さいため、自転車フレームにおけるより良いクリアランスにある。
【００２５】
以下は例示として提供され、各部材に対して用いられる設計パラメータを限定することを意図するものではない。直径はミリメートルである。
【表１】
【００２６】
図４は、自転車の部分側面図である。本願発明による変速機は、好ましくはボトムブラケット２０に取り付けられる。クランクアーム４１は、入力メンバ２２に接続される。乗り手の足はペダル４２に係合する。フレキシブルドライブメンバ５０は、スプロケット４４とリアスプロケット３６との間に係合する。リアスプロケット３６はホイール３４に接続される。乗り手（非図示）はシート２４に座る。ホイール３４、クランクアーム４１、ボトムブラケット２０、シート２４は、従来公知の自転車フレーム３０に接続される。フレキシブルドライブメンバ５０は、ベルト又はチェーンである。
【００２７】
図４Ａは、ベルトの側面図である。ベルト５０はボディ９８を備える。歯９９は、ベルトボディ９８から延びる。歯９９は、ベルトの幅方向、かつ長手方向すなわち無端方向に延びる。ベルトの形式は、自動車分野において公知である歯付き、コグド、シンクロナスベルトとしても参照されうる。
【００２８】
図５は、変速機の断面図である。プラネタリキャリア機構１００、２００、３００は、ボトムブラケットすなわち変速機ハウジング２０の内部に直列で接続されて示される。キャリア１００は、入力メンバ２２に固定されるように接続される。キャリア２００は、ベアリング１００２、１００３上で、メンバ２２に対して回転可能である。キャリア３００は、ベアリング１００３、１００４、１００５上で、メンバ２２に対して回転可能である。メンバ２２は、ベアリング１００１上でボトムブラケット２２の内部で回転する。メンバ２２は、変速機の重量を減少するために中空であっても良い。
【００２９】
図６は、ブレーキの斜視図である。図は、サンギアＳ１及びＳ２を示す。ブレーキ１はサンギアＳ１と係合する。ブレーキ４はサンギアＳ２と係合する。プラネタリ変速機をシフトするためのブレーキ機構は、組み合わされたプラネタリセットが一度に２つのギアセットと係合できず、それ故にロックされることを保証する。提案される機構は、組み合わされたプラネタリギアセットのサンギアの付近に位置するが、複数のリングギアと共に、組み合わされたプラネタリギアセットのブレーキング又はシフティングに容易に適用される。
【００３０】
他方のレバーがそのサンギアと係合することを一方が物理的に妨害又は禁止する一方で、他方が個別のサンギアと係合するような方法で構成される２つのレバー（７０１、７０２）（８０１、８０２）をこの機構は備える。一方のサンギアがブレーキにより停止されるとき、停止されたサンギアに対して他のサンギアが強制的に回転される。二以上のサンギアと組み合わされたセットの場合、各サンギアは、他方とは異なる速度で回転する。しかしながら、各ブレーキが各サンギアに同時に作用する場合、変速機はロックし、回転しない。各レバーは、サンギアの停止領域と係合することにより、それらの各サンギアの回転を制限、あるいは停止させるように、レバーは、段差の面と係合し、一方向に対するサンギアの回転を制限する。機構は、要求される構成に応じて、径方向外側又は径方向内側からサンギアと係合する。
【００３１】
シフトレバーは、側面６０１Ｂと係合するローラ６０１により動かされる。側面が変わると、レバーはブレーキとして係合、あるいは開放するために移動し、各サンギアの自由移動を可能にする。
【００３２】
ブレーキ１及びブレーキ４は、シフトメンバ７０１及び８０１をそれぞれ備える。シフトカム６００はシフトローラ６０１と係合する。各シフトローラ６０１は、対応するパッド、すなわちメンバ６０２と係合する。
【００３３】
各シフトメンバ７０１及び８０１は、エンドキャップ２０５に軸支される。各シフトメンバ７０１、８０１の各端部７０２、８０２は、サンギア歯２１０、２１１と各々係合する。
【００３４】
動作時において、各シフトローラ６０１を径方向外側に動かすことを可能にするためシフトカム６００は回転し、これにより各適合パッド６０２を開放する。各適合パッド６０２の開放は、スプリング７００１による付勢に起因して各シフトメンバ７０１、８０１を旋回可能にし、これにより、シフトメンバ７０１、８０１をサンギア歯２１０、２１１と各々係合させる。各サンギア歯と各シフトメンバ７０１、８０１との係合は、時計回りＣＷに対する各サンギアの回転を止める。
【００３５】
シフトメンバ７０１、８０１と歯２１０、２１１との係合が引き起こす反力は、各シフトメンバ７０１、８０１を介してエンドキャップ２０５に、そしてこれにより自転車フレームに伝達される。
【００３６】
ブレーキ２及びブレーキ３は、種類において、そしてブレーキ１及びブレーキ４に対する動作において同一である。
【００３７】
図７は、図５における７−７線による断面図である。ピニオンギアＰ７は、サンギアＳ３とかみ合い係合する。ブレーキ３シフトメンバ６０１は、歯２１３と係合する。歯２１３は、リングギアＲ４の外周に設けられる。本実施形態では、ピニオンギアＰ６、Ｐ７の３つのセットがある。
【００３８】
図８は、図５の８−８線における断面図である。ピニオンギアＰ６は、ピン３０１に軸支される。
【００３９】
図９は、図５の９−９線における断面図である。ピニオンギアＰ５は、ピン２０１に軸支される。ピニオンギアＰ５は、リングギアＲ３とかみ合い係合する。ブレーキ２は、歯２１２と係合するシフトメンバ９０１を備える。歯２１２は、キャリア２００の外周面に設けられる。本実施形態では、ピニオンギアＰ４、Ｐ５の３つのセットがある。
【００４０】
図１０は、図５における１０−１０線による断面図である。ピニオンギアＰ４は、リングギアＲ２とかみ合い係合する。
【００４１】
図１１は、図５の１１−１１線における断面図である。ピニオンギアＰ１、Ｐ２は、ピン１０１に軸支される。ピニオンギアＰ１は、リングギアＲ１とかみ合い係合する。本実施形態では、ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３の４つのセットがあり、それぞれピン１０１に軸支される。
【００４２】
図１２は、図５における１２−１２線による断面図である。サンギアＳ１は、ピニオンギアＰ２とかみ合い係合する。サンギアＳ２は、ピニオンギアＰ３とかみ合い係合する。
【００４３】
図１３は、図５における１３−１３線による断面図である。ピニオンギアＰ３は、サンギアＳ２とかみ合い係合する。
【００４４】
図１４は、変速機の分解図である。軸Ａ−Ａは、回転軸である。ベルトは、スプロケット４４及びリアハブと係合する、図４参照。
【００４５】
変速機ケース２０は、カートリッジ式で、ボトムブラケットに挿入されうる。すなわち、ケース２０は、円筒形レシーバに挿入され、円筒形レシーバはボトムブラケットである。他の実施形態では、シートステイ、シートチューブ、及びチェーンステイが溶接によりケース２０に直接取り付けられ、変速機ケース２０をボトムブラケットにする。変速機のための内部は、各実施形態において変更されても良い。
【００４６】
図１５は、図１４の詳細図である。シフトケーブル１、２（従来公知）は、アジャスティンググロメット８１及び８２を各々介して変速機に接続される。例えば、シフトケーブル１、２は、一般的には、自転車ハンドルバーのシフト機構に接続される（非図示）。グロメット８１、８２は、これにより穴２１、２２でケース２０と各々係合する。ベアリング１００６は、サンギアＳ３及びケース２０との間に設けられる。
【００４７】
スプロケット４４は、ベルト歯（非図示）を受容する穴４４０を備える。さらに、穴４４０は、スプロケットを介して落とすため土やゴミがホイールによって放り投げられることを可能にし、これによりスプロケットがセルフクリーニング可能となる。これにより、ベルトとスプロケットとの間にゴミが蓄積して性能を低下させることを防ぐ。
【００４８】
ブッシング１００７及び１００８は、ベアリング１００５及び１００６と各々係合する。
【００４９】
スペーサ８００は、ベアリング１００４とベアリング１００３との間に設けられる。スペーサ８０１は、ベアリング１００３とベアリング１００２との間に設けられる。
【００５０】
ナット４２は、サンギアＳ３のスパイダー５１にスプロケット４１を取り付ける。
【００５１】
図１６は、図１４の詳細図である。各ケーブル１、２は、レシーバ２０６に固定される。レシーバ２０６は、シフトカムリング６００の端部に固定される。各ケーブル１、２を引っ張ったり引き込めたりすることにより、シフトカムリングは変速機ケース２０の内部で回転する。シフトカムリング６００の回転動作の範囲は、約１３０°である。
【００５２】
面６０１Ａは、シフトドッグ７０２Ａ及び８０２Ａと係合するローラ６０３と係合する。面６０２Ａは、対応するローラ６０１と係合するローラ６０３と係合し、これによりシフトドッグ７２０、７２１と係合する。面６０３Ａは、シフトドッグ７０２Ｂ及び８０２Ｂと係合するローラ６０３と係合する。面６０１Ｂは、シフトドッグ８２０、８２１と係合するローラ６０３と係合する。
【００５３】
シフトドッグ７２０及び７２１は歯２１２と係合する。シフトドッグ８２０及び８２１は歯２１３と係合する。
【００５４】
スプリング８００１Ａ、８００１Ｂ、８００１Ｃ、８００１Ｄは、歯２１２、２１３と各々係合する各シフトドッグ７２０、７２１、８２０、８２１を付勢する。シフトドッグを付勢すると、ローラ６０３がカム面６０１Ａ、６０２Ａ、６０３Ａ、及び６０１Ｂとの接触を維持する。
【００５５】
図１７は、図１４の詳細図である。ブッシング１０１０はベアリング１００２と係合する。シフトドッグ７０１Ａ、８０１Ａは歯２１１と係合する。シフトドッグ７０１Ｂ、８０１Ｂは歯２１０と係合する。
【００５６】
図１８は、図１４の詳細図である。図１９は、図１４の詳細図である。図２０は、図１４の詳細図である。ねじ付きリング２３は、端部２０５をケース２０に取り付ける。ブッシング１００９はベアリング１００１と係合する。キャップ４３は、クランクアーム（非図示）をアクスルシャフト２２に対して保持する。
【００５７】
スプリング７００１Ａ、７００１Ｂ、７００１Ｃ、７００１Ｄは、歯２１１、２１０と各々係合する各シフトドッグ７０１Ａ、８０１Ａ、７０１Ｂ、８０１Ｂを付勢する。
【００５８】
図２１は、シフトカムリング６００の端面図である。シフトカムリング６００は、加工及び組み立ての容易のため、メンバ６００Ａ及び６００Ｂを備える。メンバ６００Ａは、円筒形である。シフトカムリング６００は、プラネタリギアセット１００、２００、３００から径方向外側かつ変速機ケース２０内で変速機に設けられる、図５参照。
【００５９】
図２２は、シフトカムリング６００の側面図である。メンバ６００Ａは、強度を維持する一方で、重量を削減するためにラティス構造を有する。シフトカムリング６００は、変速機ケース２０内で回転可能である。
【００６０】
図２３は、シフトカムリング６００の端面図である。
【００６１】
図２４は、シフトカムリング６００の斜視図である。各シフト円周面６０１Ａ及び６０２Ａは、メンバ６００Ａの反対側端部に設けられる。各面６０１Ａ及び６０２Ａは、シフトカムリング６００の径方向内側面を有する。
【００６２】
円周面６０１Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。対応するメンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７０２Ａ及び８０２Ａと係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０１Ａの面に応じて各々決定される。
【００６３】
円周面６０２Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７２０及び７２１と係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０１Ａの面に応じて各々決定される。
【００６４】
円周面６０３Ａは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ７０２Ｂ及び８０２Ｂと係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３と係合する６０３Ａの面に応じて各々決定される。
【００６５】
円周面６０１Ｂは、異なる傾き又は半径を各々有する複数の特徴を備える。適合メンバ６０１と、そしてこれによりシフトドッグ８２０及び８２１と係合するローラ６０３の径方向位置は、ローラ６０３、６０２と係合する６０１Ｂの面に応じて各々決定される。各面６０３Ａ及び６０１Ｂは、シフトカムリング６００の径方向内側面を有する。
【００６６】
図２５は、シフトカムリング６００の端面図である。シフトカムリング６００は、加工及び組み立ての容易のため、メンバ６００Ａ及び６００Ｂを備える。メンバ６００Ｂは円筒形である。シフトカムリング６００は、プラネタリギアセットから径方向外側かつ変速機ケース２０内で変速機に設けられる、図５参照。シフトケーブル１、２の伸縮によるシフトカムリング６００の回転により変速機がシフトされる。図１４参照。
【００６７】
図２６は、シフトカムリングの側面図である。
【００６８】
図２７は、シフトカムリングの端面図である。
【００６９】
図２８は、シフトカムリング６００の斜視図である。メンバ６００Ｂは、エクステンデッドメンバ６０１Ｂ及び６０２Ｂを備える。各メンバ６０１Ｂ及び６０２Ｂは、協同部６００Ａ、すなわちスロット６０３Ａ及び６０４Ａと係合する。
【００７０】
図２９は、シフトドッグの斜視図である。部位７００２はメンバ６０１を受容する。メンバ６０１は、被圧縮可能であり、かつ圧縮が開放されたときに反発する弾性材料から成る。
【００７１】
各シフトドッグ７０１、８０１及び７０２、８０２は、他方に対して同一である。各シフトドッグ７０２、８０２毎に、メンバ６０２が部位７００２に固定される。
【００７２】
図３０は、シフトドッグの平面図である。受容部７６０はメンバ６０１を受容する。各シフトドッグ７２０、８２０、７２１、８２１は、他方に対して同一である。各シフトドッグ７２０、８２０、７２１、及び８２１毎に、メンバ６０２が部位７６０に固定される。
【００７３】
図３１は、シフトドッグの側面図である。受容部７６０はメンバ６０１を受容する。
【００７４】
図３２は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ８２０は、ドッグマウント８４０に軸支される。ドッグマウント８４０は、ケース２０（非図示）に対して取り付けられる。ローラ６０３は、面６０１Ｂ及びメンバ６０１との間に設けられる。
【００７５】
図３３は、シフトドッグの斜視図である。スプリング８００１Ａは、歯２１３に向けてシフトドッグ８２０を付勢する。
【００７６】
図３４は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ８４０は、ケース２０に取り付けられる。
【００７７】
図３５は、シフトドッグの斜視図である。シフトドッグ７２０は、ドッグマウント７４０に軸支される。スプリング８００１Ａは、歯２１２に向けてシフトドッグ７２０を付勢する。ローラ６０３は、面６０２及びメンバ６０１との間に設けられる。
【００７８】
図３６は、シフトドッグの斜視図である。ドッグマウント７４０は、ケース２０（非図示）に対して取り付けられる。
【００７９】
図３７は、図１８の詳細図である。ワンウェイクラッチ９２０はキャリア３００に軸支される。スプリング９２１は、リングギアＲ４の歯２１３に対してワンウェイクラッチドッグ９２０を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９２０は、歯２１３の開放により、リングギアＲ４の反対方向回転を許容する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３７に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８０】
図３８は、図１９の詳細図である。ワンウェイクラッチ９３０はキャリア２００に軸支される。スプリング９３１は、リングギアＲ１の歯４０１に対してワンウェイクラッチドッグ９３０を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９３０は、歯４０１の係合により、リングギアＲ１の反対方向回転を阻止する。ワンウェイクラッチドッグ９３０は、歯４０１の開放により、キャリア２００に対するリングギアＲ１の正方向回転を許容する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３８に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８１】
図３９は、図１９の詳細図である。ワンウェイクラッチ９０１はキャリア１００に軸支される。スプリング９０２は、リングギアＲ１の歯４０１に対してワンウェイクラッチドッグ９０１を付勢する。ワンウェイクラッチドッグ９０１は、歯４０１の開放により、キャリア１００に対するリングギアＲ１の正方向回転を許容する。ワンウェイクラッチドッグ９０１は、歯４０１の係合により、リングギアＲ１の反対方向回転を阻止する。係合される特定のギアに応じて、ワンウェイクラッチは、ペダリングの停止及び惰性走行をライダーに可能にさせる、変速機の“フリーホイール”特徴である。第二の同一なワンウェイクラッチドッグは、図３９に図示されるように反対側に設けられ、これにより一対のワンウェイクラッチシフトドッグを形成する。
【００８２】
図４０は図６の詳細図である。ローラ６０３は面６０１Ａと係合し、これによりメンバ６０２を押圧して次にシフトドッグ７０１を押圧し、これにより歯２１０からシフトドッグ７０２を開放する。
【００８３】
弾性部材６０２の使用は、シフトドッグが歯と未だ係合している間に、シフトカムが回転することを可能にする。ドッグが歯と係合し、そして圧力を掛けながら荷重される間に、カムは回転して弾性部材を圧縮する。自転車の乗り手が自転車を漕ぐとき、変速機に入力されたトルクは、１つのペダルから他方へ入力されるように、周期的である。最善のサイクリストにとってでさえも、一方のペダルから他方への入力移動の間、入力トルクはゼロ、又はニアゼロまで落ちる。自転車の乗り手のペダリングによる周期的入力荷重により、トルクが瞬間的にゼロに近づき、あるいはゼロになるとき、シフトドッグ／歯の接触部分における力もまたゼロ又はニアゼロに落ち、この瞬間、リラックス状態に戻りたいという弾性部材の願望により、係合から外れてシフトドッグが回転する。これにより乗り手は、負荷の下でシフトが可能である一方、負荷がないに近い状況の下でシフトが現実に生じるという印象を持つ。
【００８４】
図３８に記載されるシフトドッグの二重のセットは、エリアＡに同様に取り付けられる。全てのシフトドッグ７０１、７０２、８０１、８０２は、マウント部２０５１、２０５２、２０５３、２０５４でメンバ２０５に軸支される。
【００８５】
図４１は、図６の詳細図である。シフトドッグ７０１は、ローラ６０１の動きにより径方向外側に移動可能であって、ローラは、乗り手によりシフトされる間に面６０１Ａが回転されるにつれて、面６０１を追随する。シフトドッグ７０２は、歯２１０と完全に係合して示される。シフトドッグ７０１は、突起８０３と協同的に係合し、次にシフトドッグ７０２を旋回させ、そしてこれにより歯２１０と係合する。スプリング７００１Ａは、シフトドッグ８０１がローラ６０１と係合するように促し、そしてこれにより前記ローラ６０１が面６０１Ａと係合する。シフトドッグ８０２及び７０２は、互いに独立に旋回可能であるが、突起８０３及びシフトドッグ７０１との協同的な配置により、これらは同時にそれら個々のサンギアの歯と共に係合することができない。シフトドッグ７０２が歯２１０と係合される場合、突起８０３とシフトドッグ７０１との関係がシフトドッグ８０２と歯２１１との係合を妨げる。反対に、シフトドッグ８０２が歯２１０と係合される場合、シフトドッグ７０２は歯２１０と係合するために旋回できない。
【００８６】
図４２は図６の詳細図である。シフトドッグ７０１は、ローラ６０３により完全に押圧されるため、シフトドッグ７０２は、歯２１０から完全に開放される。シフトドッグ７０１は、突起８０３と協同的に係合し、次に歯２１０と係合するためにシフトドッグ７０２が旋回することを防止する。突起８０３は、シフトドッグ７０１の径方向上側に位置される。シフトドッグ７０１が歯２１０と係合するために回転する場合、図３９に示されるように、シフトドッグ８０２は歯２１１との係合を解かれて保持される。シフトドッグ８０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との協同的配置により、歯２１１との係合を阻止される。
【００８７】
図４０に示されるように、シフトドッグ８０２が歯２１１と係合するとき、シフトドッグ７０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との配置により、歯２１０との係合を阻止される。シフトドッグ７０２及び８０２の双方共に、歯２１０及び２１１から同時に開放されうる。シフトドッグ７０２、８０２は、突起８０３とシフトドッグ７０１との協同的配置により、歯との係合を同時に阻止される。各突起７０３、８０３は、他方に対し同一である。突起７０３は、シフトドッグ７０１の端部から延びる。突起８０３は、シフトドッグ８０１の端部から延びる。
【００８８】
ここに本発明の複数の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の関係と構造と方法に施されることは、当業者にとって自明である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力メンバ（２２）と、
第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）を有する第１キャリア（１００）であって、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）は前記第１キャリアに軸支され、前記第１キャリアは前記入力メンバに回転可能に固定され、前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）はサンギア（Ｓ１）を介して第１ブレーキ（Ｂｒａｋｅ １）と係合する第１キャリア（１００）と、
第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）を有する第２キャリア（２００）であって、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）は前記第２キャリアに軸支され、前記第２キャリアは第２ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ２）と係合する第２キャリア（２００）と、
リングギアメンバ（４００）を備え、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）とかみ合い係合する第１のリングギア（Ｒ１）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）とかみ合い係合する第２のリングギア（Ｒ２）と、
第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）を有する第３キャリア（３００）であって、前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）は前記第３キャリアに軸支される第３キャリア（３００）と、
前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）とかみ合い係合する第３リングギア（Ｒ３）であって、前記第３リングギアは前記第３キャリア（３００）に固定されるように接続される第３リングギア（Ｒ３）と、
第３ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ３）と係合し、かつ前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）とかみ合い係合する第４リングギア（Ｒ４）と、
前記第１キャリア（１００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第１ワンウェイクラッチ（ＣＬ１）と、
前記第２キャリア（２００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第２ワンウェイクラッチ（ＣＬ２）と、
前記第３キャリア（３００）と前記第４リングギア（Ｒ４）との間に係合する第３ワンウェイクラッチ（ＣＬ３）と、
前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）とかみ合い係合する出力メンバ（４４）とを備えるプラネタリギア機構。
【請求項２】
第１キャリア第３ピニオンギア（Ｐ３）と、
第１キャリア第３ピニオンギア（Ｐ３）とかみ合い係合するサンギア（Ｓ２）と、
前記サンギア（Ｓ２）と係合する第４ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ４）とをさらに備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項３】
前記プラネタリギア機構は自転車のフレームに組み込まれる請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項４】
前記第１キャリアは前記第２キャリアに直列であって同軸となるように接続され、前記第２キャリアは前記第３キャリアに直列であって同軸となるように接続される請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項５】
前記第１ブレーキは、前記サンギア（Ｓ１）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項６】
前記第２ブレーキは、前記第２キャリア上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項７】
前記第３ブレーキは、前記リングギア（Ｒ４）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項８】
前記第４ブレーキは、前記サンギア（Ｓ２）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項９】
入力メンバは第１プラネタリ機構に接続され、
前記第１プラネタリ機構は第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、
前記第２プラネタリ機構の出力は前記第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の出力は前記第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は出力メンバに接続されるプラネタリギア機構。
【請求項１０】
フレーム（３０）と、
入力メンバ（２２）、第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構、及び出力メンバを備えるプラネタリギア変速機と、
前記出力メンバ（４４）とホイール（３４）との間に駆動するように係合するフレキシブルドライブメンバ（５０）とを備え、
前記第１プラネタリ機構、前記第２プラネタリ機構、及び前記第３プラネタリ機構は互いに直列に接続される自転車。
【請求項１１】
前記入力メンバは前記第１プラネタリ機構に接続され、
前記第２プラネタリ機構の回転出力は前記第１プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の回転出力は前記第２プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は前記出力メンバに接続される請求項１０に記載の自転車。
【請求項１２】
前記第１ブレーキが歯（２１０）と、かつ前記第２ブレーキが歯（２１１）と同時に係合することを防ぐため、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキは協同して係合する請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１３】
前記第１ブレーキは、回転シフトカムリング上の可動外周面と協同して係合する請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１４】
前記第１ブレーキと前記シフトカムリングとの間に設けられる弾性メンバをさらに備える請求項１３に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１５】
入力メンバと、
第１プラネタリ機構と、
第２プラネタリ機構と、
第３プラネタリ機構と、
前記第３プラネタリ機構と直列に連結される前記第２プラネタリ機構と直列に連結される前記第１プラネタリ機構と、
第１回転円周面と、前記第１回転円周面と係合することにより決定されるシフト位置を有する第１シフトドッグとを備え、前記第１シフトドッグは第１プラネタリ機構サンギアと開放可能に係合するシフト機構と、
第２シフトドッグと共動して係合する前記第１シフトドッグと、前記第２回転円周面と係合することにより決定されるシフト位置を有する前記第２シフトドッグと、第２プラネタリ機構サンギアと開放可能に係合する前記第２シフトドッグと、
第１プラネタリ機構サンギア及び第２プラネタリ機構サンギアと同時に係合しない前記第１シフトドッグ及び前記第１シフトドッグと、
第１キャリアとリングギアメンバとの間に係合する第１ワンウェイクラッチと、
第２キャリアとリングギアメンバとの間に係合する第２ワンウェイクラッチと、
第３キャリアと第４リングギアとの間に係合する第３ワンウェイクラッチと、
第３キャリア第２ピニオンギアとかみ合い係合する出力メンバであって、前記出力メンバはスプロケットを備え、前記スプロケットは複数の穴を有し、前記穴はベルト歯と係合する出力メンバとを備える変速機。
【請求項１６】
前記第１回転円周面は、前記第１プラネタリ機構の径方向外側に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１７】
前記第１回転円周面及び前記第２回転円周面は、シフトカムリングにおいて径方向内側に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１８】
前記第１シフトドッグ及び前記第１回転円周面との間に弾性部材が動作可能に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１９】
前記入力メンバは前記第１プラネタリ機構に接続され、
前記第２プラネタリ機構の回転出力は前記第１プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の回転出力は前記第２プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は前記出力メンバに接続される請求項１５に記載の変速機。
【請求項２０】
ボトムブラケットを有するフレームと、
入力メンバ、第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構、及び出力メンバを備えるプラネタリギア変速機であって、前記第１プラネタリ機構、前記第２プラネタリ機構、及び前記第３プラネタリ機構が互いに直列に接続されるプラネタリギア変速機と、
前記ボトムブラケット内に設けられるプラネタリギアトランスミッションと、
前記出力メンバとリアホイールとの間に駆動するように係合するフレキシブルドライブメンバとを備える自転車。
【請求項２１】
前記プラネタリギア変速機は１２個の出力ギア比を備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２２】
前記フレキシブルドライブメンバはベルトを備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２３】
前記入力メンバはクランクを備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２４】
前記出力メンバはスプロケットを備え、前記スプロケットは複数の穴を備え、前記穴はベルトの歯と係合可能である請求項２２に記載の自転車。
【請求項１】
入力メンバ（２２）と、
第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）を有する第１キャリア（１００）であって、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）及び前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）は前記第１キャリアに軸支され、前記第１キャリアは前記入力メンバに回転可能に固定され、前記第１キャリア第２ピニオンギア（Ｐ２）はサンギア（Ｓ１）を介して第１ブレーキ（Ｂｒａｋｅ １）と係合する第１キャリア（１００）と、
第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）を有する第２キャリア（２００）であって、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）及び前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）は前記第２キャリアに軸支され、前記第２キャリアは第２ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ２）と係合する第２キャリア（２００）と、
リングギアメンバ（４００）を備え、前記第１キャリア第１ピニオンギア（Ｐ１）とかみ合い係合する第１のリングギア（Ｒ１）と、リングギアメンバ（４００）を備え、前記第２キャリア第１ピニオンギア（Ｐ４）とかみ合い係合する第２のリングギア（Ｒ２）と、
第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）を有する第３キャリア（３００）であって、前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）及び前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）は前記第３キャリアに軸支される第３キャリア（３００）と、
前記第２キャリア第２ピニオンギア（Ｐ５）とかみ合い係合する第３リングギア（Ｒ３）であって、前記第３リングギアは前記第３キャリア（３００）に固定されるように接続される第３リングギア（Ｒ３）と、
第３ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ３）と係合し、かつ前記第３キャリア第１ピニオンギア（Ｐ６）とかみ合い係合する第４リングギア（Ｒ４）と、
前記第１キャリア（１００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第１ワンウェイクラッチ（ＣＬ１）と、
前記第２キャリア（２００）と前記リングギアメンバ（４００）との間に係合する第２ワンウェイクラッチ（ＣＬ２）と、
前記第３キャリア（３００）と前記第４リングギア（Ｒ４）との間に係合する第３ワンウェイクラッチ（ＣＬ３）と、
前記第３キャリア第２ピニオンギア（Ｐ７）とかみ合い係合する出力メンバ（４４）とを備えるプラネタリギア機構。
【請求項２】
第１キャリア第３ピニオンギア（Ｐ３）と、
第１キャリア第３ピニオンギア（Ｐ３）とかみ合い係合するサンギア（Ｓ２）と、
前記サンギア（Ｓ２）と係合する第４ブレーキ（Ｂｒａｋｅ ４）とをさらに備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項３】
前記プラネタリギア機構は自転車のフレームに組み込まれる請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項４】
前記第１キャリアは前記第２キャリアに直列であって同軸となるように接続され、前記第２キャリアは前記第３キャリアに直列であって同軸となるように接続される請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項５】
前記第１ブレーキは、前記サンギア（Ｓ１）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項６】
前記第２ブレーキは、前記第２キャリア上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項７】
前記第３ブレーキは、前記リングギア（Ｒ４）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項８】
前記第４ブレーキは、前記サンギア（Ｓ２）上の歯と開放可能に係合するための回動メンバを備える請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項９】
入力メンバは第１プラネタリ機構に接続され、
前記第１プラネタリ機構は第２プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、前記第２プラネタリ機構は第３プラネタリ機構と直列であって同軸に接続され、
前記第２プラネタリ機構の出力は前記第１プラネタリ機構の出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の出力は前記第２プラネタリ機構の出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は出力メンバに接続されるプラネタリギア機構。
【請求項１０】
フレーム（３０）と、
入力メンバ（２２）、第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構、及び出力メンバを備えるプラネタリギア変速機と、
前記出力メンバ（４４）とホイール（３４）との間に駆動するように係合するフレキシブルドライブメンバ（５０）とを備え、
前記第１プラネタリ機構、前記第２プラネタリ機構、及び前記第３プラネタリ機構は互いに直列に接続される自転車。
【請求項１１】
前記入力メンバは前記第１プラネタリ機構に接続され、
前記第２プラネタリ機構の回転出力は前記第１プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の回転出力は前記第２プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は前記出力メンバに接続される請求項１０に記載の自転車。
【請求項１２】
前記第１ブレーキが歯（２１０）と、かつ前記第２ブレーキが歯（２１１）と同時に係合することを防ぐため、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキは協同して係合する請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１３】
前記第１ブレーキは、回転シフトカムリング上の可動外周面と協同して係合する請求項１に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１４】
前記第１ブレーキと前記シフトカムリングとの間に設けられる弾性メンバをさらに備える請求項１３に記載のプラネタリギア機構。
【請求項１５】
入力メンバと、
第１プラネタリ機構と、
第２プラネタリ機構と、
第３プラネタリ機構と、
前記第３プラネタリ機構と直列に連結される前記第２プラネタリ機構と直列に連結される前記第１プラネタリ機構と、
第１回転円周面と、前記第１回転円周面と係合することにより決定されるシフト位置を有する第１シフトドッグとを備え、前記第１シフトドッグは第１プラネタリ機構サンギアと開放可能に係合するシフト機構と、
第２シフトドッグと共動して係合する前記第１シフトドッグと、前記第２回転円周面と係合することにより決定されるシフト位置を有する前記第２シフトドッグと、第２プラネタリ機構サンギアと開放可能に係合する前記第２シフトドッグと、
第１プラネタリ機構サンギア及び第２プラネタリ機構サンギアと同時に係合しない前記第１シフトドッグ及び前記第１シフトドッグと、
第１キャリアとリングギアメンバとの間に係合する第１ワンウェイクラッチと、
第２キャリアとリングギアメンバとの間に係合する第２ワンウェイクラッチと、
第３キャリアと第４リングギアとの間に係合する第３ワンウェイクラッチと、
第３キャリア第２ピニオンギアとかみ合い係合する出力メンバであって、前記出力メンバはスプロケットを備え、前記スプロケットは複数の穴を有し、前記穴はベルト歯と係合する出力メンバとを備える変速機。
【請求項１６】
前記第１回転円周面は、前記第１プラネタリ機構の径方向外側に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１７】
前記第１回転円周面及び前記第２回転円周面は、シフトカムリングにおいて径方向内側に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１８】
前記第１シフトドッグ及び前記第１回転円周面との間に弾性部材が動作可能に設けられる請求項１５に記載の変速機。
【請求項１９】
前記入力メンバは前記第１プラネタリ機構に接続され、
前記第２プラネタリ機構の回転出力は前記第１プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加し、前記第３プラネタリ機構の回転出力は前記第２プラネタリ機構の回転出力からの速度を増加させ、
前記第３プラネタリ機構は前記出力メンバに接続される請求項１５に記載の変速機。
【請求項２０】
ボトムブラケットを有するフレームと、
入力メンバ、第１プラネタリ機構、第２プラネタリ機構、第３プラネタリ機構、及び出力メンバを備えるプラネタリギア変速機であって、前記第１プラネタリ機構、前記第２プラネタリ機構、及び前記第３プラネタリ機構が互いに直列に接続されるプラネタリギア変速機と、
前記ボトムブラケット内に設けられるプラネタリギアトランスミッションと、
前記出力メンバとリアホイールとの間に駆動するように係合するフレキシブルドライブメンバとを備える自転車。
【請求項２１】
前記プラネタリギア変速機は１２個の出力ギア比を備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２２】
前記フレキシブルドライブメンバはベルトを備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２３】
前記入力メンバはクランクを備える請求項２０に記載の自転車。
【請求項２４】
前記出力メンバはスプロケットを備え、前記スプロケットは複数の穴を備え、前記穴はベルトの歯と係合可能である請求項２２に記載の自転車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【公表番号】特表２０１３−５１７４３８（Ｐ２０１３−５１７４３８Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５００７０（Ｐ２０１２−５５００７０）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１６０７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０９５８
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１６０７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０９５８
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
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